城镇污水处理初沉污泥产率影响因素研究

许 洲

（上海阳晨投资股份有限公司，上海市 200080）

0 引言

在污水处理过程中，初沉池通常设置在格栅、沉砂池之后，主要去除进水中大部分可沉固体和部分有机物，沉淀物质作为初沉污泥排出[1,2]。初沉污泥在污水处理厂总污泥产量中占有一定的比例，其产生量及特性直接关系其处理途径。一般来讲，影响初沉污泥产率的主要因素为进水水质和处理系统的运行条件[3]。对于实际运行的污水处理厂，随着进水的波动和工况的改变使污泥实际产生量与设计值存在较大差异[4]，因此准确了解初沉污泥产率特性对污水处理厂的运行管理均具有指导意义。

本文针对城镇污水特性，研究初沉污泥产率与排泥周期、水温、HRT、进水SS等参数之间的关系，分析影响初沉污泥产率特性的显著因素，更好地了解城镇污水初沉污泥产率特性。

1 试验材料与方法

1.1 试验条件

试验依托长期运行的污水处理装置，初沉池采用竖流式沉淀池。试验运行约10个月，反应器内污泥浓度维持在3.0 g/L。初沉池的排泥周期约为2～9 d，每次排泥约600 L。中试试验运行参数见表1。

表1 初沉污泥产率研究运行参数

1.2 试验水质

本试验进水水质见表2。

表2 试验进水水质

1.3 测定项目与方法

COD采用哈希快速消解仪；氨氮采用纳氏试剂光度法；TN采用过硫酸钾氧化紫外分光光度法；TP采用过硫酸钾消解钼酸铵分光光度法；SS和 MLSS采用 105℃干燥减重法；MLVSS采用600℃灼烧减重法[5]。

1.4 初沉污泥产率测定方法

对初沉污泥而言，污泥产率主要取决于进水SS含量及竖流式初沉池的沉淀效率。初沉污泥产率具体测定法如下：初沉池进出水取混合水样分析测定SS浓度，取样周期为2 h；初沉池排泥周期为2～9 d一次，测定一个排泥周期的排泥量，同时测定相应的初沉污泥浓度。初沉污泥的产率可表示为单位时间内产生的污泥量与进水量的比值。

1.5 初沉污泥产率理论计算方法

采用污泥处理实践手册中给出的初沉污泥产量计算方法，如式（1）所示：

按单位污水产泥量计算，则：

2 结果与讨论

2.1 排泥周期对初沉污泥产率的影响

在初沉池HRT为1.0 h、排泥量为600 L/次条件下，研究了排泥周期对初沉污泥产率的影响，结果见图1。从图中可以看到，当排泥周期不大于4 d时，初沉池实际污泥产率变化不大，当排泥周期超过4 d时，初沉池污泥产率骤减，实际污泥产率/理论污泥产率值也急剧下降，排泥周期为5 d时的实际污泥产率是排泥周期为4 d时的近1/3。排泥周期为5 d时的实际污泥产率/理论污泥产率的值为0.26，7 d时实际污泥产率/理论污泥产率的值仅为0.11。上述情况可能是由两种原因造成的：排泥周期延长，初沉池中污泥厌氧消化降解量增大[6]；污泥厌氧消化产生气体，使部分污泥随初沉池出水流失，这也是造成实际污泥产率/理论污泥产率值较小的主要原因。

图1 不同排泥周期下的初沉污泥产率

2.2 水温对初沉污泥产量的影响

在初沉池HRT为1.0 h、排泥量为600 L/次、排泥周期为7 d条件下，当平均水温分别为30.2℃、25.2℃、19.5℃、16.0℃和 11.0℃时，初沉池产泥情况见图2。从图2中可知，随着温度的升高，初沉池污泥产率呈下降趋势，实际污泥产率/理论污泥产率比值也逐渐降低。当水温11℃时初沉池实际污泥产率/理论污泥产率比值为0.307，水温30.2℃时，实际污泥产率/理论污泥产率比值仅为0.17，说明温度对初沉池实际污泥产率/理论污泥产率比值有一定的影响，水温较高，初沉池中污泥降解量越大，水温降低，初沉池内沉积污泥厌氧消化量降低。初沉池实际污泥产率与理论污泥产率间的差值，一方面可能是由水流剪切搅动底部沉积污泥使其上浮造成，另一方面可能是由于污泥厌氧消化产生气体，使部分污泥随初沉池出水流失造成。

2.3 HRT对初沉污泥产量的影响

图2 不同温度下初沉污泥产率

在排泥周期为2 d，平均水温25℃，排泥量为600 L/次条件下，研究HRT分别为0.83 h、1.0 h、1.2 h时对初沉污泥产量的影响，结果见图3。从图3中可以看到，排泥周期一定的条件下，初沉池实际污泥产率随HRT延长而增加，初沉池实际污泥产率/理论污泥产率比值也随之增大。当HRT为0.83 h、1 h和1.2 h时，初沉池实际污泥产率/理论污泥产率平均值分别为0.50、0.55和0.62。这说明，在排泥周期和温度等运行参数相同的条件下，HRT越长，沉积在初沉池底部的污泥量越多，实际污泥产率越高。

图3 HRT对初沉污泥产率的影响

2.4 进水SS对初沉污泥产量的影响

在排泥周期为2 d、初沉池HRT为1.0 h、排泥量为600 L/次条件下，研究了进水SS对初沉污泥产量的影响，结果见表3。由表3可知，其它条件相同时，初沉池实际污泥产率随进水SS浓度的增大而增大。在排泥周期2 d、HRT为1.0 h下，进水SS浓度由159 mg/L升至201 mg/L时，初沉污泥实际产率增加了70%。

2.5 初沉污泥产量影响因素方差分析

当排泥周期为2～7 d、水温为11℃～30.2℃、HRT为0.83～1.2 h、进水SS为159～201 mg/L时，对影响初沉污泥实际产率/理论产率值的影响因素进行方差分析，结果见表4。可以看到，在试验范围内，排泥周期因素的方差值远高于水温等其它因素，说明排泥周期对实际产率/理论产率值影响最大，不同排泥周期下初沉污泥实际产率与理论计算值相差较大。实际运行过程中应重视排泥周期对初沉污泥产率带来的影响。

表3 不同进水SS下初沉污泥产率

表4 影响初沉污泥实际产率/理论产率因素的方差分析

3 结论

通过研究初沉池不同排泥周期、水温、HRT、进水SS等工况下初沉污泥产率特性，得到以下结论：

（1）初沉污泥实际产率随排泥周期的延长呈递减的趋势。当排泥周期超过4 d时，初沉池污泥产率骤减，实际产率/理论产率比值也急剧下降。

（2）水温对初沉污泥产率有一定影响，随着水温升高，初沉污泥实际产率下降，初沉污泥实际产率/理论产率比值亦逐渐降低。

（3）初沉污泥实际产率/理论产率比值随HRT的增大而增大。HRT越长，沉积在初沉池底部的污泥量越多，实际污泥产率越高。

（4）初沉污泥实际产率随进水SS浓度的增大而增大。

（5）初沉污泥实际产率相对理论计算值较低，排泥周期是影响初沉污泥实际产率与理论产率比值最显著的因素。

[1]邵林广.城市污水处理中初沉池的设置[J].给水排水,2001,27(9):2-5.

[2]韩剑宏,于衍真,邱立平.水工艺处理技术与设计[M].北京:化学工业出版,2007.

[3]吴华明.城市污水处理厂污泥产率的探讨[J].中国市政工程,1998(4):40-42.

[4]吴 帆,程晓如.城市污水处理厂污泥量计算方法[J].武汉大学学报 (工学版),2009,42(2):244-247.

[5]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法(第4版)[M].北京:中国环境科学出版社,2002.

[6]任健,李军,王洪臣.SRT对初沉污泥水解酸化影响的试验研究[J].中国给水排水,2009,25(5):15-19.